本發(fā)明涉及金屬防銹領域，具體涉及鋼制件的水性環(huán)保防銹劑領域。
背景技術：
：金屬銹蝕是現(xiàn)實社會中常見，卻又難以避免的現(xiàn)象，如各種金屬制成的機械、設備、建筑因長時間裸露在空氣中出現(xiàn)生銹，當空氣中充斥大量的水汽、鹽霧時，銹蝕現(xiàn)象就更加顯著，如飛機、航船，此外金屬的銹蝕對于國民經(jīng)濟影響也非常的巨大，我國2012年因為銹蝕所造成的經(jīng)濟損失就8000億人民幣，而美國在2010年腐蝕損失調(diào)查結(jié)果顯示：腐蝕損失造成大約4760億美元的損失之多，這個數(shù)字大概占到了美國國民生產(chǎn)總值的1.2%之多。而且腐蝕還會對金屬的外形，光澤和機械性能造成不可逆的破壞與損失，有的甚至可以直接使產(chǎn)品報廢，從而造成資源的白白浪費，因此對于金屬制件的防銹處理就變的非常必要。目前常用的防止或減緩腐蝕的方法主要有以下幾種：（1）制備獲得新材料，如添加微量元素的合金，且根據(jù)不同的環(huán)境，制備不同的金屬基材；（2）涂料涂膜：在金屬材質(zhì)的表面涂覆涂料，增強防腐性能；（3）鈍化處理：通過表面預處理手段，在金屬的表面獲得致密氧化膜，如通過陽極氧化，在鋁表面獲得氧化保護膜；（4）添加活潑性更高的物質(zhì)，與基材金屬形成原電池，而活潑金屬作為犧牲電極，如航船底部涂覆富鋅底漆；（5）添加防銹劑：利用防銹劑的防銹性能可以使金屬受到良好的保護，或者延緩腐蝕的發(fā)生速度。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種針對鋼制件的高效防銹劑，該防銹劑中各組分及其含量為：成膜劑：聚乙烯醇縮丁醛:雙硅烷酚醛化合物質(zhì)量比=1:(1~0.5)，總含量15~35wt.%；緩蝕劑a：4-戊烯酸:2-氨基乙酸:n,n-二甲基乙醇胺質(zhì)量比=1:(1.6~2):(0.5~0.7)，緩蝕劑a占防銹劑總量的1~3wt.%；緩蝕劑b：肌醇六磷酸酯1~2wt.%；防銹顏料：磷酸鋅3~6wt.%；分散劑：sd-dispersant50402~4wt.%；絡合劑：乙二胺四乙酸:水解聚馬來酸酐質(zhì)量比=1:1，絡合劑占防銹劑總量的1~2.5wt.%改性助劑：聚醚改性有機硅表面活性劑:十二烷基苯磺酸鈉質(zhì)量比=2:（0.5~1），總含量0.5~1.5wt.%；其他添加劑：聚天冬氨酸0.6~1wt.%；剩余為乙醇和去離子水，乙醇：去離子水體積比=3:1。所述雙硅烷酚醛化合物具有如下結(jié)構(gòu)式：,其中，r’選自羥基以及c1~c10的烷氧基、烷羥基或烷基，其中oh/r’的比例不低于50%，n=1~5。其中，防銹劑中還含有0.05~2wt.%的增塑劑，該增塑劑選自鄰苯二甲酸酯，檸檬酸酯，癸二酸酯中的一種，將成膜劑聚乙烯醇縮丁醛和增塑劑鄰苯二甲酸酯，檸檬酸酯，癸二酸酯中的一種加入乙醇溶液中，配制改性成膜劑溶液。本發(fā)明通過刷涂、噴涂或浸泡的方式將防銹劑覆蓋于鋼制件表面，浸泡時間低于0.5小時，大于1分鐘，然后放置于20~30oc恒溫箱內(nèi)，控制濕度在30%以下，最終在金屬表面成膜。該鋼制件防銹劑的制備方法：首先按質(zhì)量比放入4-戊烯酸、2-氨基乙酸、n,n-二甲基乙醇胺、去離子水，75oc下，加熱回流2h，降溫，獲得緩蝕劑a溶液；然后常溫攪拌，將肌醇六磷酸酯溶于去離子水，獲得肌醇六磷酸酯水溶液緩蝕劑b；然后將聚乙烯醇縮丁醛加入乙醇溶液中，配制成膜劑溶液a，將雙硅烷酚醛化合物溶于去離子水中制成成膜劑溶液b；接著向去離子水中加入絡合劑、改性助劑和聚天冬氨酸，50oc下磁力攪拌20min，降溫獲得均勻混合液；將磷酸鋅、分散劑與去離子水混合均勻，在研缽中研磨至細度小于60μm制得透明色漿；然后將上述緩蝕劑a、b和色漿同時加入混合液，最后加入成膜劑溶液a和b，在密封反應器的條件下，常溫，磁力攪拌1小時，獲得防銹劑。在制備成膜劑溶液a時，優(yōu)選將成膜劑聚乙烯醇縮丁醛和增塑劑鄰苯二甲酸酯、檸檬酸酯、癸二酸酯中的一種加入乙醇溶液中，配制改性成膜劑溶液a。在使用防銹劑前，預先對已生銹的鋼制件進行表面預處理-除銹處理-洗滌-除氫處理-自然冷卻處理，其中表面處理為使用240#~360#砂紙預先打磨除去部分銹，除銹處理為化學除銹，除銹劑含有無機混合酸25~40wt.%，有機酸5~30wt.%，兩性離子表面活性劑2~4wt.%，絡合劑7~12wt.%，緩蝕劑2~5wt.%，滲透劑2~3wt.%，附加鹽5~10wt.%，附加助劑0.7-1wt.%，其中無機混合酸為質(zhì)量比為4:1鹽酸和硝酸混合酸，有機酸為亞磺酸、氨基磺酸或草酸中的一種或多種混合物，兩性離子表面活性劑為椰油酰胺丙基甜菜堿，絡合劑為硫氰酸鉀或硫氰酸鈉中的一種，緩蝕劑為琉基苯并噻唑、硅酸鈉、烏洛托品中的一種，滲透劑為異構(gòu)十醇聚氧乙烯醚，附加鹽為氟化銨，附加助劑為不影響氣泡體系的聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚二甲基硅氧烷消泡劑，和聚氧乙脫水山梨醇脂肪酸酯類或聚氧乙烯脂肪酸酯類增溶劑。對于除銹劑中各個組分的使用和選擇：（1）成膜劑的地位與緩蝕劑一樣，對于防銹劑而言不可或缺，聚乙烯醇縮丁醛本身具有極高的防腐、防銹性能和耐寒性，對防銹劑的高溫和低溫穩(wěn)定性至關重要，對鋁、鋼、鐵等金屬基材具有很好的粘附作用，聚乙烯醇縮丁醛樹脂較柔順，可以添加適當?shù)脑鏊軇└男?，然而聚乙烯醇縮丁醛膜的機械性能不盡人意，在硬度、致密度、耐磨和耐刮擦等方面的性能比較欠缺，本發(fā)明提出的雙硅烷酚醛化合物結(jié)合了酚醛樹脂和含羥基聚硅氧烷的優(yōu)勢，酚醛樹脂可進一步改善防銹薄膜的耐水性和粘附性，含羥基聚硅氧烷一方面提高聚乙烯醇縮丁醛的水溶性，減少乙醇的使用，另一方面可提高防銹膜的硬度、致密度、耐磨、耐刮擦和抗沖擊等機械性能，進而增強防銹膜的穩(wěn)定性和使用壽命，而且隨著硅羥基含量的提高，例如當硅羥基含量占硅烷基總量的50%以上時，一方面可提高與基材的附著力，另一方面與防銹顏料磷酸鋅的相容性得到提升，使得磷酸鋅在防銹劑組合物中分散性良好，從而大大增強防銹膜的防腐蝕性能；（2）使用復配的4-戊烯酸，2-氨基乙酸與n,n-二甲基乙醇胺，加熱生成酰胺防銹劑原料，能夠牢固的附著在金屬表面，主要是羧酸醇胺和醇酰胺分子中的n和o原子都有孤對電子，可與鐵等有d空軌道的金屬表面作用生成吸附性保護膜，阻止腐蝕介質(zhì)氧氣和水等分子與金屬表面直接接觸，進而起到有效的緩蝕防護作用；（3）磷酸鋅，無色五毒防銹顏料，能使鋼制件表面磷化，從而起到防腐作用，在本防銹劑中分散性良好，可制成透明防銹膜；（4）分散劑sd-dispersant5040，高效低成本顏料分散劑，可增強磷酸鋅在防銹劑中的相容性；（5）肌醇六磷酸酯，可直接從植物中提取出來，安全環(huán)保無污染，且可以減少緩蝕劑a的用量。該天然有機物分子眾多的基團與金屬離子發(fā)生配位反應，形成穩(wěn)定鰲合環(huán)覆蓋在金屬表面上；（6）絡合物使用乙二胺四乙酸和水解聚馬來酸酐復配，乙二胺四乙酸具有良好的絡合和分散作用，且水解聚馬來酸酐有吸附雜質(zhì)的作用，即能起到阻垢劑的作用，能提高防銹劑各組分的絡合作用；（7）十二烷基苯磺酸鈉表面活性劑改善防銹劑的表面張力，但容易產(chǎn)生氣泡，聚醚改性有機硅表面活性劑對于十二烷基苯磺酸鈉氣泡體系具有極高的消抑泡性，減少成膜時不均勻現(xiàn)象，聚天冬氨酸具有極高的環(huán)保阻垢性能，提高防銹劑的防腐性能。本發(fā)明制備的防銹劑有以下有益的技術效果：（1）防銹膜機械性能好，硬度、致密度高，耐磨，耐刮擦，抗沖擊性強；（2）與防銹顏料相容性好，可進一步增強防銹性能；（3）環(huán)境友好，無污染；（4）防銹效果好，且與上述除銹劑同時使用時，整個除銹防銹過程簡單，時間短，效果更佳；（5）常溫固化，成膜均勻，無刺破，漏洞或氣泡；（6）成膜后，膜本身具有防腐性能，且與基材的結(jié)合力較高；（7）高溫，低溫穩(wěn)定性好，整個除銹體系無分層，或沉淀或變質(zhì)。附圖說明圖1：鋼制件防銹劑的制備方法。具體實施方式雙硅烷酚醛化合物的硅羥基含量性能測試：將磷酸鋅研磨至細度小于60μm，分別與具有16.7%、33.3%、50%、66.7%、83.3%和100%硅羥基含量的雙硅烷酚醛化合物的水溶液混合，攪拌，記錄溶解情況。磷酸鋅與雙硅烷化合物質(zhì)量比為1:2。表1si-oh%分散狀況16.7攪拌20min，完全溶解33.3攪拌10min，完全溶解50攪拌5min，完全溶解66.7攪拌3min，完全溶解83.3攪拌2min，完全溶解100攪拌1min，完全溶解可見，硅羥基含量越高，雙硅烷酚醛化合物與磷酸鋅的相容性越好，磷酸鋅在防銹劑中的分散速度更快、更均勻，防銹膜的防銹性能越好。以下試驗和實施例均選取硅羥基含量為66.7%，n為2時的雙硅烷酚醛化合物作為成膜劑進行測試。成膜性試驗：使用同一塊銹蝕鋼制件薄片，裁剪為數(shù)塊，分別對銹蝕鋼制件進行表面預處理-除銹處理-洗滌-除氫處理-自然冷卻處理，然后將試樣進入防銹劑中浸泡5min后取出，懸掛，干燥，觀察試樣表面是否無破洞，能形成連續(xù)均勻的薄膜視為合格。中性酸霧抗腐蝕性測試，各個試樣置于酸霧試驗箱子內(nèi)30小時，設置空白試驗樣品，對銹蝕情況進行定級：1級：無明顯變化；2級：輕微中度失光，無銹蝕物；3級：有光澤，有少量銹蝕物；4級：嚴重失光，銹蝕物明顯；5腐蝕特別嚴重，基本覆蓋基材表面?？箍諝鉂穸雀g測試，選出成膜鋼制件置于60oc、相對濕度90%以上的干燥器中，記錄出現(xiàn)銹蝕的時間。耐磨耐刮擦性能測試：采用磨耗儀，記錄用1000g載荷磨損1000圈的質(zhì)量損失。穩(wěn)定性測試：將防銹劑置于密封玻璃瓶內(nèi)，分別置于85~90oc水浴，和-10~0oc的冰箱內(nèi)，觀察是否有分層，或沉淀或變質(zhì)。實施例1首先，預先對已生銹的鋼制件進行表面預處理-除銹處理-洗滌-除氫處理-自然冷卻處理，其中表面處理為使用240#~360#砂紙預先打磨除去部分銹，除銹處理為化學除銹，除銹劑為：無機混合酸，25wt.%質(zhì)量比為4:1鹽酸和硝酸混合酸有機酸，5wt.%亞磺酸兩性離子表面活性劑，2wt.%椰油酰胺丙基甜菜堿絡合劑，7wt.%硫氰酸鉀緩蝕劑，2wt.%琉基苯并噻唑滲透劑，2wt.%異構(gòu)十醇聚氧乙烯醚附加鹽，5wt.%氟化銨附加助劑，0.7wt.%聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧乙脫水山梨醇脂肪酸酯類；剩余為體積比為3:1的乙醇或乙二醇與去離子組成的溶劑。然后，按1:1.8:0.6質(zhì)量比將4-戊烯酸、2-氨基乙酸和n,n-二甲基乙醇胺放于去離子水中，75oc下，加熱回流2h，降溫，獲得緩蝕劑a溶液；然后將肌醇六磷酸酯溶于去離子水，常溫攪拌，獲得肌醇六磷酸酯水溶液緩蝕劑b；然后將聚乙烯醇縮丁醛和增塑劑加入乙醇溶液中，配制改性成膜劑溶液a；將雙硅烷酚醛化合物溶于去離子水中制成成膜劑溶液b；接著向去離子水中加入絡合劑、改性助劑和聚天冬氨酸，50oc下磁力攪拌20min，降溫獲得均勻混合液；將磷酸鋅、分散劑與去離子水混合均勻，在研缽中研磨至細度小于60μm制得透明色漿；然后將上述緩蝕劑a、b和色漿同時加入混合液，最后加入成膜劑溶液a和b，在密封反應器的條件下，常溫，磁力攪拌1小時，獲得防銹劑樣品1#，其余樣品2#~10#的制備方法與樣品1一致，“-”為無添加。表21#2#3#4#5#6#7#8#9#10#緩蝕劑aa3%-3%3%3%3%3%3%3%3%緩蝕劑b1.5%1.5%-1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%防銹顏料4.5%4.5%4.5%-4.5%4.5%4.5%4.5%4.5%4.5%分散劑3%3%3%3%3%3%3%3%3%3%絡合劑b2%2%2%2%-2%2%2%2%2%成膜劑a20%20%20%20%20%-20%20%20%-成膜劑b10%10%10%10%10%10%-10%10%-改性助劑c1%1%1%1%1%1%1%-1%1%其他添加劑1%1%1%1%1%1%1%1%-1%成膜性成膜成膜成膜成膜成膜成膜成膜成膜成膜未成膜酸霧抗腐蝕性1級2級3級3級2級3級3級2級2級5級空氣濕度腐蝕/天700+<400500<350<500<250<300400450<15耐磨損耗2mg2mg2mg2mg2mg3mg5mg2mg2mg6mg鉛筆硬度3h3h3h3h3h2h1h3h3h＜1h附著力1級1級1級1級1級2級3級1級1級4級抗沖擊強度kg/cm＞50＞50＞50＞50＞504020＞50＞5015穩(wěn)定性測試穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定a:4-戊烯酸:2-氨基乙酸:n,n-二甲基乙醇胺質(zhì)量比=1:1.8:0.6；b:乙二胺四乙酸：水解聚馬來酸酐質(zhì)量比=1:1；c:聚醚改性有機硅表面活性劑:十二烷基苯磺酸鈉質(zhì)量比=2:1。本發(fā)明基于緩蝕劑和成膜劑的優(yōu)良性能制備的全新環(huán)保的新型防銹劑，其制備工藝簡單，無毒，防銹劑能夠很好的涂覆在金屬表面，干燥后薄膜無色透明，均勻完整，耐磨，耐刮擦，硬度高，抗沖擊，附著力強，成膜后防腐防銹性能極佳，且防銹劑穩(wěn)定性較高，使用壽命長，提高了防銹劑的使用價值。以上所述是本發(fā)明的實施方式，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁12